Под прикрытием густого тумана в 3 часа утра войска союзников заняли свои места. В половине восьмого туман рассеялся, и обе стороны начали палить из пушек. Затем союзная армия начала движение тремя колоннами: первая наступала на правое крыло противника, вторая — против центра, третья — к Сарскому лесу. Пятнадцать батальонов пехоты следовали в резерве. Французы успешно отбили три атаки третьей колонны. В это время первая колонна начала атаку в центре. Несмотря на сильный огонь французских пушек, союзники овладели бруствером, но были выбиты оттуда. Позиции эти еще несколько раз переходили из рук в руки, но в конце концов остались за французами, и только удар союзной кавалерии помешал им развить успех и перейти в общее наступление. Треть армии Великого союза была уничтожена.
На левом фланге французов союзники, несмотря на все усилия, не смогли совершить обходной маневр, так как вовремя понявший их намерения Виллар бросил в бой тридцать батальонов, прежде бывших в центре. Исход сражения на левом фланге еще не был ясен, когда Виллар получил серьезное ранение в ногу. Это вызвало замешательство в рядах французов, чем воспользовался принц Савойский, который врезался в центр их позиций, ослабленный переброской сил на левый фланг, и овладел опушкой Теньерского леса.
Примерно в эти минуты Мальборо атаковал правое крыло французов, двинув туда пятнадцать батальонов пехоты и конницу. Французы оборонялись отчаянно, бросив в битву старые полки и швейцарскую гвардию, и все-таки вынуждены были на исходе дня отступить к Валансьенну. Маршал Буффлер, заменивший раненого Виллара, отвел полки с поля боя в полном порядке. На следующий день в четырех лье от Мальплаке французы приготовились продолжить сражение, но Мальборо и Евгений не осмелились их атаковать.
Сразу после битвы Джон написал Саре: «Я настолько устал, что у меня нет сил подробно рассказать тебе о сегодняшней кровавой баталии… Бог нам благоприятствовал. Сейчас в нашей власти сделать мир таким, каким мы хотим, и я почти уверен, что больше сражений не понадобится». День спустя в письме Таунсенду он обошелся без восторгов: «Обе стороны потеряли сейчас больше убитых, чем во всех сражениях этой войны». По одним данным, союзники потеряли 25 тысяч, французы — 15 тысяч человек, по другим — не менее 30 тысяч и 12 тысяч. Часто утверждается, что у Мальплаке пал каждый четвертый в армии союзников и каждый шестой французский солдат.
Союзники посчитали себя победителями. Но большинство французских биографов «короля-солнце» считают, что битва при Мальплаке «знаменовала конец победоносной стратегии непобедимого до сих пор Мальборо». В целом можно сказать, что формально это сражение закончилось победой союзной армии, но со стратегической точки зрения победителями оказались французы. «Если Господь нам окажет милость проиграть еще одну такую битву, Ваше Величество может считать, что противник уничтожен», — гордо заметил на пышной аудиенции в его честь у Людовика торжественно прибывший в Версаль на носилках Виллар. Своеобразным эхом его слов стало замечание Сент-Джона: «Положение нашего государства немногим лучше, чем у противника. Мир в интересах всех». «Вы сохранили честь Франции», — подвел итоги Мальплаке Людовик XIV в письме Виллару от 20 сентября. Король понимал, что он восстановил и свою собственную честь. Виллару при дворе и во всей Франции были оказаны невиданные почести. Мальборо же — не как полководец, а как политик — был близок к падению.
Мальборо был поражен количеством погибших. «С 11 сентября я каждую минуту считаю убитых и раненых, что терзает мое сердце… В этой битве французы были более беспощадны, чем когда-либо раньше… Я надеюсь, что эта битва будет последней из тех, что я видел, и думаю, что французы не смогут продолжать войну…» — писал он Саре 13 сентября. На людях он говорил иное: «Мальплаке уничтожил французский дух, и теперь можно уничтожить саму Францию».
Среди английских офицеров ходили разговоры, что при Мальплаке было много неоправданных жертв. Позже в их мемуарах можно было прочитать: «Оба наших генерала виновны в гибели множества храбрых солдат, хотя этого можно было избежать… герцог Мальборо… поступил опрометчиво, находясь под давлением принца Евгения. Таково общее мнение…»
Но были и другие точки зрения. Лорд Галифакс написал герцогине Мальборо: «Ни один человек не являет собой образец такого мужества и замечательного успеха, как милорд Мальборо, жизнь которого была цепью проявлений исключительных способностей и совести. Я надеюсь, мадам, вы скоро увидите его возвратившимся с миром и победой… и будет счастлива королева и вся нация, которую он спас…»